燃料电池系统氢气回路的氢气泄漏检测方法、装置及该系统与流程

测量装置的制造及其应用技术1.本技术涉及燃料电池系统技术领域，尤其涉及燃料电池系统氢气回路的异常检测。背景技术：2.为了确保燃料电池系统的安全性，在发动机点火之前，要测试系统中是否存在安全隐患。在现有技术中，氢气泄漏测试是由中央处理单元在发动机点火前和发动机熄火后控制软件完成的。燃料电池系统中通常安装有氢气浓度传感器，当系统上电时，中央处理单元控制氢气浓度传感器进行氢气浓度的监测。然而，这种方案存在局限性：一方面，氢气浓度传感器在启动和响应时会存在时延，这使得系统进入正常运行的时间会相应延迟若干秒；此外，如果不幸氢气泄漏点与氢气浓度传感器的安装位置距离较远，那么氢气的泄漏可能很难被及时检测到，以至于发生危险；同时，由于氢气传感器的价格较高，系统中加装的氢气传感器的数量是十分有限的。因此，设计一种不增加硬件成本但又安全可靠的氢气泄漏检测方法和装置是有必要的。技术实现要素：3.本技术公开了燃料电池系统氢气回路的氢气泄漏检测方法、装置及该系统，其能够解决前述的问题。4.为此，根据本技术的一个方面，公开了一种燃料电池系统氢气回路的氢气泄漏检测方法，其包括如下步骤：实时监控所述氢气回路中的氢气消耗量；将所述氢气消耗量与一预设阈值进行比对；判断是否发生氢气泄漏。5.根据本技术的一示例性实施例，所述氢气消耗量通过氢气喷射器的气阀开度、驱动氢气喷射器的电流值，以及氢气喷射器在单位时间内喷射的氢气流量这三个值中的至少一个来确定。6.根据本技术的一示例性实施例，所述预设阈值的确定与所述氢气回路中的气温、气压、用于测量气温的温度传感器的精度、用于测量气压的压力传感器的精度，以及氢气喷射器的精度中的至少一个因素相关。7.根据本技术的一示例性实施例，所述预设阈值为所述氢气回路标定氢气消耗量的110％～120％。8.根据本技术的一示例性实施例，判断是否发生氢气泄漏的具体方法为：如果所述氢气消耗量超过所述预设阈值，且持续时间达到特定时长，则判定发生氢气泄漏；否则继续监控所述氢气回路中的氢气消耗量。9.根据本技术的一示例性实施例，在实时监控所述氢气回路中的氢气消耗量步骤前，还包括一确认步骤：确认所述燃料电池系统氢气回路处于平稳工作状态。10.根据本技术的一示例性实施例，确认所述燃料电池系统氢气回路处于平稳工作状态的方法是：确认所述燃料电池系统阳极的气压平稳，且氢气回路不处于向系统外进行尾气吹扫或排水状态。11.根据本技术的另一个方面，提供了一种燃料电池系统氢气回路的氢气泄漏检测装置，所述检测装置包括：监控单元，实时监控所述氢气回路中的氢气消耗量；比对单元，将所述氢气消耗量与一预设阈值进行比对；判断单元，判断是否发生氢气泄漏。12.根据本技术的一示例性实施例，所述氢气泄漏检测装置还包括：确认单元，确认所述燃料电池系统氢气回路处于平稳工作状态。13.根据本技术的又一方面，提供了一种燃料电池系统，其氢气回路包括氢气喷射器、用于检测回路气温的温度传感器、用于检测回路气压的压力传感器、用于排放尾气的吹扫阀和连接汽水分离器的排水阀，其中，所述燃料电池系统还包括中央控制器，所述中央控制器与所述氢气喷射器、所述温度传感器、所述压力传感器、所述吹扫阀和所述排水阀通信连接，所述中央控制器被配置为执行如前文所述的氢气泄漏检测方法。14.为了能更进一步了解本技术的特征以及技术内容，请参阅以下有关本技术的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本技术加以限制。附图说明15.本技术的前述和其它方面将通过下面参照附图所做的详细介绍而被更完整地理解和了解，在附图中：16.图1为根据本技术实施方式的氢气泄漏检测装置的示意性框图；17.图2为根据本技术实施方式的氢气泄漏检测方法的流程图；18.图3为根据本技术实施方式的氢气回路的简要示意图。具体实施方式19.为帮助本领域的技术人员确切地理解本技术要求保护的主题，下面结合附图详细描述本技术的具体实施方式。20.图1示出了根据本技术实施方式的氢气泄漏检测装置的示意性框图。在本实施方式中，检测装置10包括：监控单元100，实时监控所述氢气回路中的氢气消耗量；比对单元200，将所述氢气消耗量与一预设阈值进行比对；以及，判断单元300，判断是否发生氢气泄漏。在一些实施方式中，所述氢气泄漏检测装置还包括确认单元400，其被配置为确认所述燃料电池系统氢气回路处于平稳工作状态。21.应当注意，检测装置10的各单元的命名应当被理解为逻辑上的描述，而不是对物理形态或设置方式的限定。例如，监控单元100、比对单元200、判断单元300和确认单元400中的一个或多个可以实现在同一芯片或电路中，也可以分别设置于不同的芯片或电路中，本发明对此不进行限定。检测装置10的各单元还可以进一步划分为多个子单元，每个子单元实现为一个子程序。22.图2示出了根据本技术的实施方式的检测方法。该检测方法可以在上述检测装置10中执行。23.如图所示，燃料电池系统氢气回路的氢气泄漏检测方法包括如下步骤：24.步骤s10，实时监控所述氢气回路中的氢气消耗量；25.步骤s20，将所述氢气消耗量与一预设阈值进行比对；以及，26.步骤s30，判断是否发生氢气泄漏。27.在步骤s10中，所述氢气消耗量可以通过氢气喷射器的气阀开度、驱动氢气喷射器的电流值，以及氢气喷射器在单位时间内喷射的氢气流量这三个值中的至少一个来确定。为了缩短系统的响应时间，通常选取对本系统而言最易于直接检测到的值来确定氢气消耗量。28.在步骤s20中，所述预设阈值的确定通常与所述氢气回路中的气温、气压等参数有关；此外，用于测量气温的温度传感器的精度、用于测量气压的压力传感器的精度，以及氢气喷射器的精度等因素也可能会影响到阈值的设定。通常而言，所述预设阈值的取值介于所述氢气回路标定氢气消耗量的110％～120％左右是比较适宜的。29.在步骤s30中，判断是否发生氢气泄漏的具体方法为：如果所述氢气消耗量超过所述预设阈值，且持续时间达到特定时长，则判定发生氢气泄漏；一旦判定发生氢气泄漏，则系统停止运行和/或发出警报。否则，认为没有发生氢气泄漏，继续监控所述氢气回路中的氢气消耗量。可以理解，有时候系统中氢气的消耗量会因为各种原因发生一些波动，为了兼顾安全性又不至于因为过于敏感而影响系统运行的稳定性，在一些实施方式中，如果监测到超过预设阈值的消耗量不是持续的，则不认为是发生氢气泄漏。30.根据本技术的一示例性实施例，在实时监控所述氢气回路中的氢气消耗量的步骤s10前，还可以包括一确认步骤，s10’：确认所述燃料电池系统氢气回路处于平稳工作状态。31.具体而言，步骤s10’确认所述燃料电池系统氢气回路处于平稳工作状态的方法可以是：确认所述燃料电池系统阳极的气压平稳，且氢气回路不处于向系统外进行尾气吹扫或排水状态。这样可以确保系统的氢气消耗量并未受到其它无关因素的影响，从而减小误判的可能性。32.根据本技术的又一方面，还提供了一种燃料电池系统，如图3所示，其氢气回路10包括氢气喷射器7、用于检测回路气温的温度传感器3、用于检测回路气压的压力传感器2、用于排放尾气的吹扫阀6和连接汽水分离器4的排水阀5，其中，所述燃料电池系统还包括中央控制器8，所述中央控制器8与所述氢气喷射器7、所述温度传感器3、所述压力传感器2、所述吹扫阀6和所述排水阀5通信连接，所述中央控制器8被配置为可执行如前文所述的氢气泄漏检测方法。可以理解，由于采用中央控制器执行本技术所述的氢气泄漏检测方法时无需对现有设计的硬件进行改动，故本技术中省略对硬件的布置进行详细说明。33.虽然基于特定的实施方式显示和描述了本技术，但本技术并不限制于所示出的细节。相反地，在权利要求及其等同替换的范围内，本技术的各种细节可以被改造。









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